Un mulinello simile a quello usato da Joule contiene 1,0 kg di acqua ed è azionato da masse uguali pari a 3,0 kg ciascuna, che cadono da un'altezza di 4,0 m. Riavvolgiamo il mulinello per 9 volte.
Calcola l'energia trasferita dal mulinello all'acqua.
Stima il relativo aumento della temperatura dell'acqua, considerando che con circa 18 giri la temperatura aumenta di 1,0 K.
Calcola la potenza di un fornello che deve riscaldare di un grado la stessa quantità di acqua in 300 secondi.
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Livello 1
Le masse che cadono da altezza h= 4 m, sono due. Energia meccanica:
U = (2 m g h) * (9 volte);
U = 2 * 3,0 * 9,8 * 4 * 9 = 2117 J = 2,12 * 10^3 J; (energia trasferita all'acqua).
Questa energia diventa energia termica che fa aumentare la temperatura dell'acqua,
la massa dell'acqua è m = 1,0 kg;
c = calore specifico dell'acqua = 4186 J/(kg K);
Q = c * m * (Delta T);
Delta T = Q / (c m);
Delta T = 2,12 * 10^3 /(4186 * 1,0);
Delta T = 0,5 K; (in Kelvin);
anche in °C è sempre Delta T = 0,5 °C; le variazioni di temperatura sono uguali in °C e in K.
Potenza = Q / tempo;
t = 300 secondi;
P = c * m * Delta T / t;
P = 4186 * 1,0 * 1 / 300;
P = 14 W; (potenza del fornello).
@albysorr06 ciao.
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Genius I
@mg grazie mille
Energia meccanica Em = 9*2*3*4*9,806 = 2118 joule
calore specifico dell'acqua = c = 4186 joule/(kg K);
massa acqua ma = 1 kg
EM = Q = c * ma *ΔT
Delta T = Q / (c * ma) = 2118/(4186*1) = 0,50 K
con 18 cicli (non giri) :
Potenza P = Em / t
potenza del fornello P = 2118*18/9/ 300 = 14,1 watt
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Genius II
